第三章煤矿设计说明书

第三章井田开拓
第一节开拓方式及井口位置
一、矿井开拓方式
(一) 井田特点及其对井田开拓的影响
根据现有地质资料，本井田具有如下特点：
1. 井田全区位于国家二级保护野生植物——四合木保护区的工业实验区内，往西侧靠近四合木的核心区，仅东南侧原白音乌素煤矿现有工业场地已无四合木生长，适宜作为矿井工业场地。

2. 井田西部煤层埋藏深度大，主要可采煤层埋深260m～840m；主采煤层为9、16、17煤，煤层呈东西向倾斜，西低东高，倾角为8～12°，属于缓倾斜中厚煤层。

3. 本井田煤层属易自燃煤层，矿井为高瓦斯矿井。

4. 开采对象为煤层群，深浅部高差最大约460m。

5．井田内断层皆为倾向断层。

根据上述特点，本井田开拓应遵循如下原则：
1. 完全利用现有工业场地，减少对四合木的影响。

2. 尽可能考虑煤巷，少做岩巷。

3. 所有井巷工程，尤其是井筒不应穿过奥陶系石灰岩层。

(二) 原白音乌素煤矿概况
白音乌素煤矿为乡镇集体所有制，原井田面积0.932km2,设计能力为0.15Mt/a，采煤方法为炮采，开采9-2、10、16-1号煤层，因矿井生产能力不符合相关规定而停产。

原白音乌素煤矿现有一个主斜井和一个回风斜井，两井筒断面均很小，且井下巷道弯道较多，无法满足矿井主运输要求，改造工作量巨大，故利用价值不高。

根据建设单位提供并经当地国土部门确认的以往采空区资料，井筒所穿地段位于原矿井的井下巷道及硐室上部（未开采）。

老井采空区位于新开凿井筒东部，经计算老其影响范围在副斜
井井筒保护岩柱之外，故老井采空区不影响新开凿井筒的建设。

故本次设计仍按可研推荐方案考虑，利用白音乌素煤矿原有工业场地。

(三) 矿井工业场地位置
根据本井田的位置和地形特点，结合原白音乌素煤矿现有工业场地，白音乌素煤矿现有工业场地为本矿井唯一可选的工业场地。

二、矿井开拓方案
本井田可采煤层多，煤层倾角8～12°，埋藏深度380～840m，井田内断层众多，且多沿煤层倾向方向展布。

结合本井田煤层赋存条件、开采技术条件，本着合理开发全井田，合理集中生产，提高矿井机械化程度，初期井巷工程量少，节省投资，出煤早，建设工期短，生产环节简单，安全、高效、运营费低，经济效益好的原则，结合已有工业场地位置及不同的开拓形式，在可行性研究报告中，共提出两个井田开拓方案进行综合比较。

其中方案一为斜井开拓，方案二为立井开拓。

经综合比较，可研设计推荐方案一为斜井开拓方案。

本次设计依然维持斜井开拓方案，并按照《煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范》（AQ1055-2008）3.3.1条相关规定，在可研报告确定井田开拓方式的基础上，后期在井田西部附近新开凿回风立井，解决矿井后期西部区域的通风问题，同时根据大巷布置方式的不同，提出两个不同方案进行比较。

(一) 方案一：斜井开拓，利用集中斜巷沿走向布置工作面
主、副、回风斜井均位于白音乌素工业场地内，主斜井净宽5.5m，井筒长度661m，倾角20°，装设带宽1200mm带式输送机提煤，设有架空乘人器检修胶带。

副斜井净宽5.0m，井筒长度604m，倾角22°，地面装有单滚筒提升机提升降人员、物料。

回风斜井净宽5.0m，井筒长度598m，倾角18°，作为全矿井的回风井。

以一个主水平开拓全井田，在16煤层设主水平，在9煤层设辅助水平。

集中斜巷沿煤层倾向布置，分别在F30断层两侧平行布置，工作面采用走向长壁开采。

集中胶带运输斜巷采用胶带输送机运输，集中辅助运输斜巷采用液压绞车牵引矿车运输分段接力提升。

全井田分六个采区，其中上组煤划分三个采区，即901、902、903采区，下组煤亦划分三个采区，即1601、1602、1603采区。

方案一主要优缺点：
优点：
(1) 工作面沿走向布置，主、辅运输系统简单，投资省；
(2) 移交井巷工程量省。

(3) 工作面排水系统简单、合理。

缺点：
(1) 初期工作面推进长度短，搬迁频繁。

(2) 矿井总体开拓工程量大，中、后期运输系统环节多，复杂。

(3) 集中轨道运输斜巷长，需分段提升，环节多。

(二) 方案二：斜井开拓，利用走向大巷沿倾斜布置工作面
主、副、回风斜井筒特征等同方案一。

以一个主水平开拓全井田，在16煤层设主水平，在9煤层设辅助水平。

井筒落底后先平行F30断层沿煤层倾斜方向开凿中央运输斜巷至井田倾向
中部，然后南北方向分煤组在9、16煤层中分别布置水平大巷。

工作面采用倾斜长壁开采。

主运输斜巷采用胶带输送机运输，辅助运输斜巷采用液压绞车牵引矿车运输，水平大巷采用胶带机及蓄电池机车运输。

全井田分8个采区，其中上组煤划分四个采区，即901、902、903、904采区，下组煤亦划分四个采区，即1601、1602、1603、1604采区。

首采工作面位于901、1601采区的第一个工作面位置。

方案二主要优缺点：
优点：
(1) 工作面推进长度长，利于接续。

(2) 水平大巷主、辅运输条件好。

缺点：
(1) 工作面采用仰斜开采，局部地段煤层倾角达16°以上，开采条件差。

(2) 初期工作面需布置专用排水巷，工程量大。

(3) 工作面巷道长距离大角度。

主、辅运输安全条件差。

(4) 矿井移交工程量大，建井工期长。

两个开拓方案综合经济比较见表3-1-1。

表3-1-1 开拓方案技术经济比较表
综上比较，方案一具有主、辅运输可靠，移交工程量少、投资省、工期短、生产管理简单等优点。

因此，设计推荐方案一。

第二节开拓部署
一、井筒数目
矿井设计的井筒数目与井田的开拓方式、矿井设计生产能力、需要的通风量、矿井设备的提升能力、工作制度、安全要求等因素有关。

本矿井为大型矿井，采用斜井开拓，根据设计的矿井主、辅运输量、需风量、设备生产能力等因素综合分析结果，本矿井初期共设三条井筒，即主斜井、副斜井、回风斜井。

后期在井田西部开凿后期回风立井，解决矿井后期西部区域的通风问题，并兼做安全出口。

二、水平划分与标高确定
1. 水平划分
本矿井煤层为单斜构造，为缓倾斜煤层，煤层倾斜长度为2500～4000m，垂高为400～800m。

为此提出两个阶段划分方案。

方案一：一阶段方案
整个井田为单一阶段，阶段倾斜长度为2500～4000m，阶段垂高为400～800m。

方案二：二阶段方案
整个井田为两个阶段，一阶段16煤层＋780以上部分，阶段垂高0～440m，斜长0～
2300m。

二阶段16煤层＋780以下部分，阶段垂高370m，斜长2500m。

对于本矿井，方案二中的一阶段部分为原白音乌素矿井的开采剩余部分储量和断层切割成的几个碎块，地质储量很少，作为一个阶段意义不大。

方案一把整个井田划分为一个阶段，采用下山开采，系统简单，因此推荐方案一单阶段方案。

根据确定的阶段划分方案和煤层的间距，由于9号煤与16号煤层间距较大为50m，设计16煤层为主水平，9号煤层为辅助水平。

矿井主水平设在16号煤，在9号煤设辅助水平，主水平与辅助水平之间通过中部甩车场连通。

主水平开采16、17号煤，辅助水平主采9号煤。

2. 水平标高
主水平标高为＋1036m，辅助水平标高为＋1090m。

三、主要巷道布置
根据本矿井煤层赋存特点，8、10号煤层为局部可采煤层，9、16、17为主要可采煤层。

其中8号煤层距下部9号煤层间距0.17～8.16m，平均间距3.88m。

9号煤层距下部10号煤层1.95～6.45m，平均间距3.82m； 9号煤层与16号煤层间距33.30～65.50m，平均间距54.41m。

16号煤层距下部17号煤层1.95～10.93m，平均间距2.85m。

根据以上特点，煤层自然分为两组，上组煤为8、9、10号煤层，下组煤层为16、17号煤层。

主水平位于下组煤的16号煤层中，布置三条集中斜巷，即16煤层集中胶带运输斜巷、16煤层集中轨道运输斜巷和16煤层集中回风斜巷。

辅助水平布置在9号煤层中，布置三条集中斜巷，即9煤层集中胶带运输斜巷、9煤层集中轨道运输斜巷和9煤层集中回风斜巷。

集中轨道运输斜巷担负矿井的辅助运输任务，兼进风巷；集中胶带运输斜巷内铺设钢绳芯胶带机，满足煤炭的运输，同时少量进风；集中回风斜巷作为矿井的专用回风巷。

四、开采顺序
开采顺序为上组煤和下组煤同时搭配开采，煤组内按从上到下煤层顺序开采。

五、采区划分与接替
1. 采区划分
根据井田内断层较多的特点、为满足综采工作面布置的要求，本着适当加大采区尺寸、增加工作面推进长度、尽量减少工作面搬家次数，提高矿井产量和效率的原则，全井田划分为六个采区，即901、902、903、1601、1602、1603采区。

设计考虑到本井田断层较多，尽可能利用断层作为采区界线，井田内主要作为采区界线的有F34、F30、F27三条断层。

2. 开采顺序
为满足洗精煤硫分低于1.5%的需要，本井田主采的9号煤、16号煤需按4∶6的比例进行配采，因此，两层煤需同时开采。

根据两层煤的上下压茬关系，设计采用下行开采顺序，即上部9号煤层先于下部16号煤层开采。

结合工业场地位于井田边界、井底靠近井田东侧的开拓布置，为减少初期工程量，降低初期投资，设计采用采区前进式、工作面内后退式开采的开采顺序，首先开采井田南部的901、1601采区。

各采区接续见表3-2-2。

表3-2-2 采区接续表
3―7
第三节井筒
一、井筒用途、布置及装备
矿井设计初期共布置主、副、回风斜井三个井筒。

井筒特征表见3-3-1.根据所选定的运输设备，结合通风要求，矿井移交时各井筒的功能及装备分述如下：
主斜井：
井口坐标X=4372889.686m，Y=36408743.883m。

井口混凝土底板标高+1262.30m，井底标高+1036.0m，井筒倾角20°，斜长662m。

井筒断面为直墙半圆拱形，井筒净宽5400mm，净面积20.1m2。

表土段采用钢筋混凝土砌碹支护，支护厚度400mm，掘进面积26.0m2；进入基岩后采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚深2200mm，间排距800×800mm，喷射混凝土厚度120mm，掘进面积22.4m2。

为了方便撒煤清理，井筒内底板铺设150mm厚混凝土。

井筒内装备带宽1200mm的带式输送机一台，运量800t/h，带速3.2m/s，机长670m，带强2500N/mm，电机功率2×560kW，为了便于带式输送机的检修和人员上下，井筒内装备有双向架空乘人器，主斜井主要承担井下煤炭提升任务，兼进风和安全出口。

主斜井井筒内敷设有井下消防、洒水管路和动力、通讯、照明电缆。

副斜井：
井口坐标X=4372860.000m，Y=36408809.600m。

井口轨面标高+1258.720m，井底标高+1036m，井筒倾角22°，斜长595m。

井筒断面为直墙半圆拱形，井筒净宽5000mm，净面积17.8m2。

表土段采用钢筋混凝土砌碹支护，支护厚度400mm，掘进面积23.7m2；进入基岩后采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚深2200mm，间排距700×700mm，喷射混凝土厚度120mm，掘进面积20.2m2。

井筒内铺设900mm轨距、30kg/m 钢轨，主要担负矿井的材料、设备、矸石等辅助提升任务，井筒内设有台阶及扶手，兼主要进风井和安全出口。

并敷设有井下排水、消防、洒水、压风和制氮管路，同时还敷设了通讯、照明电缆。

回风斜井:
井口坐标X=4372936.333m，Y=36408667.567m。

井口底板标高+1261.600mm，井底标高+1077m，井筒倾角18°，斜长596m。

井筒断面为直墙半圆拱形，井筒净宽5000mm，净断面积17.8m2。

表土段采用钢筋混凝土砌碹，支护厚度400mm，掘进断面23.1m2；进入基岩后采用锚杆喷射混凝土支护，锚杆类型为树脂锚杆，锚深2100mm，间排距800×800mm，喷射混凝土厚度120mm，掘进断面19.7m2。

井筒内设有水沟、行人台阶及扶手。

回风井口一侧设有行人安全出口，另一侧设有风硐，井口装有防爆铁门。

承担矿井回风任务，兼安全出口。

同时井筒内敷设有瓦斯抽放管路。

二、井筒施工方法
1. 井筒穿过地层情况
根据井筒检查钻孔揭露，地层由老至新有：石炭系上统太原组(C
2
t)，二叠系下统山
西组(P
1s)、下石盒子组(P
1
x)、第四系(Q)，现将地层特征由老至新分述如下：
(1) 石炭系(C)上统太原组(C
2
t)
根据检2和检4号钻孔揭露厚度62.19～70.34m，平均66.27m，总体呈由北向南增厚。

岩性上部以灰白色中、细粒砂岩，灰黑色砂质泥岩及12号煤层组成；下部以深灰色砂质泥岩、钙质泥岩、夹灰白色细粒砂岩，含15、16、17号煤层。

钙质泥岩中含大量腕足类动物化石。

太原组与下伏本溪组呈整合接触。

(2) 二叠系(P)下统山西组(P
1
s)
根据检1、检2、检3、检4号钻孔揭露厚度49.33～98.41m,平均74.87m，厚度变化不大，总体呈由西向东有所变薄。

岩性上部为深灰色砂质泥岩，灰白色粗、中粒砂岩为主；中部普遍发育一层中、细粒砂岩；下部以细、粉砂岩、砂质泥岩，局部夹粘土岩或砂质粘土岩，含丰富植物化石。

本组含2、3、5、8、9、10号煤层。

山西组与下伏太原组呈整合接触。

(3) 二叠系(P)下统下石盒子组(P
1x
)
据浅1、浅2、检1、检2、检3、检4号钻孔揭露该组厚度1.90～108.84m，平均53.19m，其中浅1、浅2均未揭穿该地层。

总体呈由西向东厚度略变薄。

岩性为灰白色、灰绿色粗、中、细粒砂岩夹杂色砂质泥岩，中部夹薄层粘土岩及砂质粘土岩，该组地层不含煤，下石盒子组与下伏山西组呈整合接触。

表3-3-1 井筒特征表
3―10
(4) 第四系(Q)
第四系地层在矿区内广泛分布，主要为残坡积砂、砾石层，沙土及冲洪积砂、砾石为主，据浅1、浅2、检1、检2、检3、检4号钻孔揭露厚度0.00～3.60m，平均1.93m，第四系与下伏地层呈不整合接触。

2．井筒穿过断层含水性
在检2号钻孔中见有断层角砾岩，深度109.25～111.95m，断层的规模不大，断层带较破碎，易造成瓦斯涌出量增高以及成为地下水的导水通道，造成突然涌水。

3．井筒穿过地层含水性
(1) 第四系(Q)地层：厚度0.00～3.60m，平均1.93m。

没有赋存地下水。

(2) 二叠系下统下石盒子组(P
1
x)碎屑岩类孔隙、裂隙承压水含水层根据井筒检查勘探施工的检1和检3号钻孔可知，含水层的富水性弱，地下水的径流条件差。

含水层与上部潜水含水层有一定水力联系，与下部承压水含水层的水力联系较小。

(3) 二叠系下统山西组(P
1s)和石炭系上统太原组(C
2
t)碎屑岩类孔隙、裂隙承压水
含水层
根据井筒检查勘探施工的检2和检4号钻孔抽水试验成果：含水层的富水性弱，透水性与导水性能差，地下水的补给条件与径流条件均较差。

因山西组顶板隔水层的隔水性能较好，含水层与上覆含水层及大气降水的水力联系均较小。

该含水层为矿区的直接充水含水层和主要充水含水层。

检2与检4号钻孔相距较近，但两孔地下水位标高相差较大，初步认为是两孔之间的阻水断层所造成的，在检2号钻孔所见的断层角砾岩深度为109.25～111.95m。

(4) 井筒涌水量预测
井筒检查钻孔对2个含水段进行了4个层次的抽水试验，井筒充水水源为P
1
x与
P 1s-C
2
t两个承压水含水层中地下水，井筒涌水量计算结果见表3-3-2。

3. 井筒施工方法
表3-3-2 井筒涌水量计算结果表
本矿井第四系表土层较薄，没有赋存地下水，采用明槽开挖方式施工。

基岩部分，井筒涌水量预测较小为5m3/h，采用普通法施工。

在井筒施工到断层附近时，应加强超前探测，采用局部加强超前支护和局部注浆等临时措施，一般可满足要求。

三、井壁结构
根据《中国地震动参数区划图》(GB-18306-2001)划分，矿井所在地的地震动峰值加速度为0.20g，对照烈度为8度，属强震预测区。

设计表土段各井筒采用钢筋混凝土砌碹支护，基岩段按Ⅳ类围岩，井壁采用锚喷支护。

第四节井底车场及硐室
一、井底车场
根据矿井开拓方式，确定在副斜井井底主水平设平车场，辅助水平设置甩车场。

副斜井井底主水平平车场和辅助水平甩车场均采用双道起坡高、低道方式，车场采用调度绞车调车，进出车线长度为50m。

二、井底车场主要硐室
1. 井底煤仓
井底设置两个井底煤仓，采用立仓，煤仓净直径8m，一号煤仓容量为1500t。

二号煤仓容量为1000t，辅助水平来煤进一号煤仓、主水平来煤进二号煤仓。

2. 井下主变电所、井下主排水泵房、管子道
井下主变电所、井下主排水泵房采用联合布置，位于主水平平车场附近，通过管子道与副斜井连接。

硐室采用混凝土砌碹支护。

3. 井下主水仓
本矿井设计正常涌水量为200m3/h。

按8h正常涌水量计算，矿井水仓设计有效容积为2000m3，井底水仓采用主、副仓布置，间距20m，采用混凝土砌碹支护。

4. 井下爆炸材料发放硐室
井下爆破材料发放硐室布置于9煤层集中轨道运输斜巷上部车场附近，容量按400kg设计，采用硐室式。

5. 其他硐室
上部车场均设有等候室，主水平上部车场附近设有人车库、保健站、调度室及井下消防材料库等硐室。

三、井底车场主要巷道和硐室支护方式
根据本矿井地质资料分析，各煤层的顶、底板岩性主要以砂泥岩、泥岩、细砂岩为主，参考邻近矿井的支护经验，初步确定车场巷道、交岔点及部分硐室采用半圆拱断面，锚(网)喷支护方式。

主要硐室采用混凝土或钢筋混凝土砌碹支护。

必要时增加锚索支护,以加强巷道及硐室支护。

矿井建设和生产过程中可根据实际揭露的地质情况进行合理调整。